专利名称:多级多叶准直器的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及辐射装置和方法，尤其涉及调节可用于辐射疗法和其它工业的辐射束的多叶准直器和方法。
背景技术：
多叶准直器(MLC)宽泛地用于辐射疗法机器中，用于支持包括强度调制辐射疗法(IMRT)和弧形疗法等各种治疗。常规的多叶准直器包括布置成两个相对的排或阵列的单级的多个束阻挡叶。一排中的每个叶能够相对于相对排中的叶纵向地移动。在操作中，各个叶中的每一个被定位成阻挡辐射束的穿过叶所占据的体积的部分。所有叶的组合定位限定一个或多个孔隙，未被阻挡的辐射束穿过所述孔隙，并且孔隙限定在等中心点处指向处理场的辐射束的形状。
为了减少单级MLC中的辐射泄漏，发展了各种叶设计，包括“舌榫”设计，其中台阶、波或类似的几何结构设置在叶侧面，以使得当从辐射源观察时叶材料在叶之间相互重叠。尽管舌榫设计可以减少叶侧面之间的泄漏，但是当MLC处理场组合时其不利地导致不期望的剂量不足的效应。一些常规的MLC与一对或两对准直卡爪组合使用以减少抵接的叶端之间的泄漏。与MCL和准直卡爪的组合相关联的一个问题是，辐射系统的体积变大并且使得患者和移动装备之间的间隙减小。
期望提供能够以高分辨率对束进行定形以使定形的束与目标体积尽可能紧密地相符的MLC。一般地，如果可使束阻挡叶更薄，则MLC将提供更高的束定形分辨率。然而，减少叶的宽度以提高MLC的分辨率具有限制并且对MLC构造和操作造成了难题。对于使用例如螺旋叶驱动系统的MLC而言，细长的驱动螺杆易于以标度随着较小的螺杆直径而显著恶化的方式遭遇到杆扭曲问题。还可能需要具有较小直径的电动机。
发明概述
本发明提供了能够显著地减少各种泄漏效应并且提高束定形分辨率的多级MLC和定形束的方法。在一些实施方案中，多级MLC包括彼此相邻布置的第一组和第二组多对束阻挡叶。第一组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿第一方向相对于彼此纵向地移动。第二组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿与第一方向大致平行的第二方向相对于彼此纵向地移动。第一组和第二组叶对布置在不同的平面中。
在一些实施方案中，第一组和第二组中的每一个均包括具有第一截面的多对叶的第一部分和具有不同于所述第一截面的第二截面的多对叶的第二部分。在一些实施方案中，在第一组的第一部分中的叶的第一截面不同于第二组的第一部分中的叶的第一截面。
在一些实施方案中，第一组和第二组中的叶基本上聚焦到单个聚合点上。叶可具有梯形截面以及大致平坦的侧表面。第一组中的每个叶可沿着大致横向于第一方向和第二方向的方向偏离第二组中的叶。 第一组和第二组中的叶可由一个或多个可移动滑架支撑。
在一些实施方案中，第一组中的每个叶沿大致横向于第一方向和第二方向的方向偏离第二组中的叶的基本上半叶。第一组中的叶可以具有基本相同的第一截面，并且第二组中的叶可具有基本相同的第二截面。
在一个方案中，提供了使用多级MLC的定形辐射束的方法。多级MLC包括布置在第一平面和第二平面中的第一组和第二组多个束阻挡叶。第一组和第二组中的每一个中的叶布置在两个相对的阵列中，分别形成第一组和第二组中的多对叶。每对叶以相对的关系布置并且能够相对于彼此纵向地移动，并且纵向移动方向基本上平行且大致横向于束方向。第一组和第二组中的叶移动以阻挡辐射束的选定部分。在使叶移动以产生处理场时，一般地第一组的阵列中的至少一个叶的至少部分沿所述束方向与所述第二组的相对阵列中的至少一个叶的至少部分重叠。在一些实施方案中，所述第一组中的至少一个叶能够与所述第一组中的相对阵列中的叶形成接触。在一些实施方案中，第一组中的至少一个叶能够在第一位置处与第一组中的相对阵列中的叶形成接触，并且所述第二组中的至少一个叶能够在第二位置处与第二组的相对阵列中的叶形成接触，所述第二位置沿叶移动方向偏离于所述第一位置。
通过结合附图和下文提供的随附的权利要求
阅读下面的详细说明，将更佳地理解这些以及其它各种特征和优点，其中:
图1为示出包括依照本发明的一些实施方案的多级MLC的辐射系统的示意图；
图2为依照本发明的一些实施方案的示例性的多级MLC的剖视图；
图3为依照本发明的一些实施方案的示例性的多级MLC的等距视图；
图4为依照本发明的一些实施方案的示例性的多级MLC的部分的剖视图；
图5为依照本发明的一些实施方案的示例性的多级MLC的等距剖切图；
图6A-6B为依照一些实施方案的示例性的多级MLC的部分的剖视图；
图7A示意性地示出了示例性的MLC叶控制方法，其中在不同级处抵接的叶端在偏离于叶移动方向的位置处靠近；
图7B示意性地示出了示例性的MLC叶控制方法，其中在不同级处抵接的叶端彼此之间不实体接触；
图8A-8C示出了现有技术的束定形方法；
图9A-9C示出了依照本发明的一些实施方案的示例性的束定形方法；
图10A-10C示出了依照本发明的其它一些实施方案的示例性的束定形方法；以及
图11为依照一些实施方案的示例性的多级MLC的侧面剖视图。
发明详述
描述了多级MLC的各个实施方案。应当理解的是，本发明不限于本文描述的特定实施方案，并且当然可以改变。结合特定实施方案描述的方案不一定局限于该实施方案并且可在任何其它实施方案中实现。例如，尽管结合X射线辐射治疗机描述了各个实施方案，应当理解，本发明还能够实现于其它的电磁装置和模态中。还应当理解的是，本文所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，而不意在限制，因为本发明的范围将由随附权利要求
连同赋予这些权利要求
的全部范围的等同方案限定。另外，参照附图来描述各个实施方案。应当注意，附图不是按标度绘制的，仅意在便于具体实施方案的说明。附图不意在穷尽的说明或对本发明范围的限制。[0026]为了方便结合附图来描述相对位置、方向或空间关系，本文可以使用诸如“上部”、“上方”、“上面”、“正上方”、“在...上”、“下面”、“下方”、“底部”、“较高”、“较低”或类似的术语等各种相对术语。例如，当辐射源位于等中心点上面并且多级MLC位于它们之间时，为了易于描述一些实施方案可以使用术语“级”或者“上级或下级”。相对术语的使用不应当被解释为暗示在制造或使用时必要的定位、取向或结构或其部分的方向，并且不应被解释为限制本发明的范围。如说明书和随附的权利要求
书中所使用的，除非上下文明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括多个指代物。例如，对于“方向”的指代包括该方向的相反方向以及与该方向平行的多个方向。方向包括两个线性的和弧形的轨道。如本文所使用的，术语“支撑体”可以包括单个支撑体部件或由多个主体部件构成的支撑体组件。在束阻挡叶的平面中使用的术语“平面”包括平面型和曲线形或柱形的平面。
—般地，本发明提供了包括在两个或更多个不同的级或平面中的两组或更多组束阻挡叶的多级MLC。两组或更多组叶可以布置为将一组叠置在另一组之上并且平行以使所有的叶可以沿基本相同的方式行进。两组或更多组叶还可布置为偏移以使一组中的每个叶可以沿大致横向于叶行进方向的方向偏离不同组中的叶。
图1为包括依照本发明的一些实施方案的示例性的多级MLC的辐射系统100的简化图示。辐射系统100包括辐射源102，辐射源102被配置为生成诸如光子、电子、质子或其它类型的辐射物的束103·。例如，在X射线辐射疗法中，辐射源102可以包括当被高能电子束撞击时能够生成X射线辐射物的目标。辐射系统100可以包括诸如主准直器104和任选的辅准直器106的束定形构件以在其朝向等中心点108行进而远离辐射源102时大致限制束的范围。多级MLC 110可以布置在辐射源102和等中心点108之间以进一步调节朝向等中心点108投射的束103的形状和/或强度。MLC 110以及任选的辅准直器106可以绕通过源102和等中心点108的轴线旋转，通过轴承105促进。辐射源102、主准直器104、轴承105、辅准直器106和MLC 110可封闭在或附接到诸如机架的结构，该结构可绕诸如通过等中心点108的水平轴线109的轴线旋转。因此，在一些实施方案中，辐射系统100能够将处理束从各个角度传送到等中心点平面108中的目标，并且在围绕目标扫过或跨过束角度时能够通过MLC 110来动态地调节束的形状和/或强度。
辐射系统100还可以包括为简化本发明的说明而在图1中未示出的其它各种构件。例如，辐射系统100可以包括用于提供均匀剂量分布的矫平过滤器、用于监控束的参数的离子腔室以及用于处理场的模拟的现场照明系统，等等。辐射系统100还可以任选地包括能够沿X方向和/或y方向移动的一对或两对准直卡爪(下卡爪、上卡爪)，以便提供束的矩形定形。在一些实施方案中，辐射系统100可以包括与本发明的多级MLC结合的准直卡爪对中的一个。在一些实施方案中，辐射系统100不需要准直卡爪；包括本发明的多级MLC可有效地替换上下卡爪。下文将更加详细说明，本发明的多级MLC的设计和控制能够显著地降低各种泄漏效应，从而不需要额外的准直卡爪。更换常规的准直卡爪为优点，因为其减小了辐射系统的体积并且提高了患者和移动装备之间的间隙。
图2是依照一些实施方案的示例性的多级MLC 210的剖视图。为了简化说明，在图2中示出了在两个不同的级或平面处的两组束阻挡叶。将理解的是，三组或更多组叶能够布置在三个或更多个不同的级处。如图所示，两组或更多组220、230能够叠置且平行地布置。在每组中，多个叶可与布置在两排或两个阵列中，形成多对相对的叶。一排中的一对的每个叶能够相对于相对的排中的所述一对的另一叶纵向地移动。在一些实施方案中，两组或更多组220、230能够布置为使得在不同级处的叶可以沿相同的方向行进。例如，两组或更多组220、230可以被布置为使得MLC 210中的所有的叶能够在使用时沿例如大致横向于束方向的X方向行进。
MLC的叶能够由支撑体212支撑，支撑体212可以包括诸如框架、盒、滑架或其它支撑结构。在一些实施方案中，在不同组220、230中的所有的MLC叶能够由单个滑架(单滑架)支撑。支撑所有的MLC叶的单个滑架能够由诸如动力致动机构沿MLC叶行进方向驱动。在一些实施方案中，MLC 210可以包括两个滑架，每个滑架均支撑MLC叶的部分或者每个滑架均支撑叶级。图3示出了包括两个滑架312、314的示例性的两级MLC 310。一个滑架312可以将MLC叶的一半支撑在所有级的相同侧上，并且另一滑架314将另一半支撑在相对侧上。各种支撑一半MLC叶的两个滑架312、314能够通过动力致动机构330沿着MLC叶行进方向独立地移动。滑架312、314可以在轨道316上行进。多种布置和轨道以及动力致动器的类型可用于支撑滑架并使滑架移动。一个或多个滑架的使用可以提供如下优点:单个叶及其行进能够更短，并且因此具有更佳的容差控制、较低的成本、较轻的重量，并且能够装配到较小的盖或类似结构中。叶和滑架的组合速度可以为处理规划优点。在一些实施方案中，本发明的多级MLC不需要可移动的一个或多个滑架(无滑架)。
如图3所示，MLC叶318中的每个能够由相关联的驱动电动机320驱动地移动。驱动电动机320能够紧固到诸如一个或多个滑架312、314的支撑体并且与位置反馈器件、计算机和运动控制器(未示出)耦合。在操作时，驱动电动机320接收来自计算机和运动控制器的信号并且移动以基于处理计划将各个叶318相对于束方向定位。叶的定位操作以阻挡或调节穿过由叶所占据的体积的辐射束。所有叶的组合定位可以限定一个或多个孔隙，未被阻挡的辐射束穿过孔隙，并且孔隙可以限定投射到可位于等中心点平面中的目标的辐射束的形状。
返回图1，投射到等中心点平面108上的辐射束103的形状具有在束边界112处的阶梯式或条形分辨率。阶梯式分辨率是MLC 110的各个叶的宽度和叶相对于发射束并使束分开的等中心点108和辐射源102的位置的函数。通常，如果MLC 110的叶较薄，则阶梯式分辨率将较高。较高的阶梯式分辨率还能够通过将MLC 110定位为更靠近等中心点108来提供。在MLC分辨度和各种辐射泄漏效应的说明中，可以使用术语叶的“长度”、“宽度”、“高度”、“侧面”和“端”。本文所使用的叶的“长度”是指平行于叶移动方向的叶尺寸。叶的“宽度”是指横向于叶移动方向和辐射束方向的叶的尺寸。叶的“高度”是指沿着束方向的叶的尺寸。叶的“侧面”是指与一排中的邻近叶相邻的表面。叶的“端”是指沿着长度插入到场中的叶的表面。
图4示出依照一些实施方案的叶布置的一些细节的多级MLC 410的部分的剖视图。如图所示，第一组和第二组叶420、430可与布置在两个不同的级处。在一些实施方案中，第一组和第二组420、430可被布置成使得一组中的每个叶(例如，第一组420中的叶422)可以沿着横向方向 或横向于叶移动方向的方向偏离于另一组中的叶(例如，第二组430中的叶432)。例如，在一些实施方案中，第一组420或第二组430中的叶可以偏离第二组430或第一组420中的叶大致半叶。可选地，在一些实施方案中，第一组420和第二组430被布置成使得在一级中两个相邻叶之间的间隙(例如，第一组420中的叶422、424之间的间隙)大致位于另一组中的叶(第二组430中的叶432)的中部。在不同级处叶的偏离布置提供也是在等中心点处偏离的叶突起。因此，在一些实施方案中，第一组420和第二组430中的叶被布置为彼此偏离以提供在等中心点平面处突出的近似半叶宽度的突起偏离。这提供了基本上使MLC分辨度加倍或者将阶梯式分辨率提高至与具有相同物理宽度的叶的单级MLC的分辨度相比为一半的等同效果。在一些实施方案中，MLC可以包括三级或更多级的三组或更多组叶，这些叶可被布置成使得一级中的每个叶偏移例如在等中心点处突出的叶宽度的1/3或1/n，其中η为MLC的组数。在具有偏移叶布置的实施方案中，在一级处的叶的数量可不同于在另一级处的叶的数量。例如，在两级MLC中，在上级的叶阵列可以包括除下级的叶阵列以外的一个或多个叶以确保由对称MLC场的侧面处的至少一个单叶覆盖。
在一级的的组中的叶可具有基本相同的截面。例如，在一些实施方案中，一组中的叶可具有相同的梯形截面。可以为诸如矩形形状、斜梯形或具有阶形或波形侧边的梯形的其它的叶的截面形状。可选的截面模式也是可能的，诸如梯形、矩形、梯形、矩形等等。本文所描述的截面形状不是指为叶提供支撑和引导的截面中的额外的详细特征，诸如附加的钩或凸片形状。由于辐射束从源发散，所 以在不同级处的叶的物理宽度可以不同，以便在等中心点处提供相同的投射宽度分辨度。例如，在更靠近源的一组中的叶可以具有比更远离源的一组中的叶的截面更窄的截面。在一些实施方案中，第一组和第二组中的叶可被布置为倾斜或倾向于源或者基本上聚焦到大致位于源处的虚拟聚合点上。聚焦的叶布置可以提高在等中心点处束定形的品质。
叶侧表面可以为平坦的。在一些实施方案中，相邻的叶侧表面可以形成从近似10微米至100微米的范围内的间隙或间距以有利于叶之间的相对移动。叶侧间隙可以在一级处基本相同。因为在一级处的叶可以覆盖在另一级的叶侧之间的辐射泄漏(间隙泄漏)，所以本发明的多级MLC的叶侧需要极少或不需要如常规MLC中的“舌榫”设计。在一些实施方案中，叶可以具有梯形截面，并且叶可以被布置成使得叶侧表面基本上聚焦到大致位于辐射源处的虚拟聚合点上。该布置可以提供最少的叶侧半影。该布置还能够消除或最小化“舌榫效应”，因为在叶级处基本上不存在从辐射源观察到的叶之间的叶材料重叠。在辐射源具有有限尺寸而不是理论点的实际情形下，辐射可被认为是从该有限源内的各个“像素”发出，并且叶侧表面可能不被视为从每个源像素完全地聚焦，并且在叶级的叶重叠材料可贡献来自于那些像素中的一些像素的轻微的舌榫效应。不是理想地聚集到源上，诸如小的台阶、波形或极少散焦的倾斜的实际折中可证明是间隙泄漏和舌榫效应之间的更佳平衡。
叶端可以为圆形、平坦的或者为其它各种构造。由于辐射源的几何突出效应，更靠近源的叶端的半影将趋向于比更远离源的叶端的半影大。为了处理规划目的，期望叶端具有近似相同的半影。对于大致圆形的叶端，可利用较大的叶端半径来部分地减轻上叶的更坏的半影。由于通过叶材料(例如钨)传输，较大的半径减少了半影。较大的叶端半径可需要较高的叶。因此，在一些 实施方案中，上级叶的高度大于下级叶的高度以确保在整个叶行进范围内近似恒定的半影。在一些实施方案中，上级叶的高度和下级叶的高度基本相同，但是上级叶设有具有较大半径的端部。图5较详细地示出了在示例性的MLC 510中上级叶的端部。MLC 510包括由诸如叶盒516的支撑体支撑的上级叶512和下级叶514。上级叶512和下级叶514可具有基本相同高度(如图所示的“H”)的主部。上级叶512的端部518可具有例如向上或向下延伸或者既向上又向下延伸的一个或两个“齿”部或突起520a、520b以允许增加上级叶512的叶端半径。延伸的半径能够减少上级叶512的半影，而基本上不会增加上级叶主体的重量或高度。由于封装容积和叶重量约束，期望不使叶主体重量增加而超过屏蔽所需的重量。齿延伸部520a、520b可位于叶盒516的外部并且使用其它不需要的空间。得到的上级叶512可具有在侧视图中为“蘑菇”形状的端部518。如果需要进一步减少上级和下级之间的不相等的叶端半影，则下叶端的半径能够减少至叶高度所允许的最大半径以下。
叶可由各种适合的辐射衰减次阿里构成。为了总体提高现有的束限制器件的泄漏性能，MLC的所有级的组合衰减率应当为近似2.5十分之一值层(“TVL”)或更大。由于在一级处的叶应当基本上减少在另一级处的叶间隙的局部泄漏。通常，在多级MLC中的一级处能够被允许的叶间隙泄漏与常规的单级MLC相比较大，因为在另一级处的叶能够减少间隙泄漏。因为在处理场的规定边界处的小区域可仅由单叶覆盖，所以叶高度应当为1.5TVL或更大以充分地起作用。
在一些实施方案中，本发明的多级MLC能够提供由所有在等中心点处具有相同宽度分辨度的叶定形的处理场。通过实施例的方式，使用布置在两个级处的322个各个叶，能够提供具有l/2cm的投影叶宽度(l/4cm的偏移分辨度)的40X40cm2的处理场。作为另一实施例，使用162个各个叶，能够提供具有Icm的投影叶宽度(l/2cm的偏移分辨度)的40X40cm2的处理场。将理解的是，能够基于具体应用通过包括不同数量的各个叶的本发明的多级MLC来提供具有不同宽度分辨度的不同尺寸的处理场。
在一些实施方案中，本发明的多级MLC可以提供由等中心点处的不同宽度分辨度的叶定形的处理场。在更加需要精度的处理场的中央部分中可以提供更精细的分辨度(例如，l/4cm)。这可以降低MLC成本并且与具有较大数量的叶的MLC相比提高了 MLC的可靠性，允许在整个处理场内具有精细的分辨度。在实施方案中，叶宽度的过渡可以是逐渐的。例如，在一级处的叶的宽度可以随着距处理场的中心的距离而逐渐增加。一级处的每个叶可具有物理上不同的宽度尺寸。可选地，每个MLC级可以包括叶部分，以使叶宽度的过渡是不连续的。可通过将过渡叶放置到一个或两个级上的特定位置处来实现过渡。过渡叶确保叶之间的间隙在期望间距处对于期望的分辨度区域投影。
图6A为依照一些实施方案的提供可变宽度分辨度的示例性的多级MLC 610的部分的剖视图。MLC 610可以包括不同尺寸的两组或更多组叶620、630，其在等中心点处投影不同的叶宽度(例如，l/2Cm、lCm、2Cm，等等)。为了简化说明，在一级处的叶显示为具有矩形的截面以更换地示出不同级处的叶的偏移布置。叶可具有梯形、矩形或其它形状的截面。
在第一级620处，MLC 610可包括:具有第一截面的叶622的第一部分，其提供大致相同的第一宽度分辨度(例如，l/2cm);具有第二截面的叶624的第二部分，其提供大致相同的第二宽度分辨度(例如，Icm);以及任选的具有第三截面的叶626的第三部分，其在等中心点处提供大致相同的第三宽度分辨度(例如，2cm)，等等。在第二级630处，MLC 610可以包括叶632、634、636的第一部分、第二部分和任选的第三部分，其可布置为偏离于第一级620处的叶622、624、626的相应的第一部分、第二部分和任选的第三部分。第二级630处的第一部分、第二部分和 任选的第三部分的叶632、634、636可具有提供分别与第一级叶620的第一、第二和任选的第三宽度分辨度基本相同的等中心点处的宽度分辨度的截面。在诸如第一级620的一级或两级处，一个或多个过渡叶627可布置在第一部分622和第二部分624之间，或者任选的一个或多个过渡叶628布置在第二部分624和第三部分626之间。
通过实施例的方式，在第一级620和第二级630处的叶622、632的第一部分可以提供在等中心点处的l/2cm宽度分辨度或l/4cm偏移分辨度，在第一级620和第二级630处的叶624、634的第二部分可提供Icm的宽度分辨度或l/2cm的偏移分辨度，并且任选地在第一级620和第二级630处的叶626、636的第三部分可提供2cm的宽度分辨度或Icm的偏移分辨度。在一些实施方案中，过渡叶627可提供3/4cm的宽度分辨度，或者任选地过渡叶628可提供I xI2 cm的宽度分辨度。应当注意，上述叶宽度尺寸是通过实施例的方式提供的，并且应理解的是，可通过包括不同尺寸的叶的多级MLC 610来提供不同宽度分辨度。具有可变宽度分辨度的多级MLC允许使用在MLC中使用不同类型或尺寸的叶。例如，MLC可以在中间部分包括高分辨度的叶以限定与目标紧密相符的处理场。在可能不需要高分辨度的外部分中，相对低分辨度的叶可用于降低制造成本并且提高MLC的可靠性。通过实施例的方式，具有图6A所示的可变叶宽度构造的多级MLC可以提供仅使用162个叶的40X40cm2的处理场，162个叶远少于对于在全场内l/4cm的分辨度所需的322个叶。图6B示出了具有可变叶宽度的另一可选的实施方案，其能够使用202个叶提供也具有l/4cm的分辨度的IOcm的40 X 40cm2的处理场
在一些方案中，本发明提供了对辐射束进行定形的方法。使用由本发明提供的多级MLC和控制方法，能够显著地减少各种辐射泄漏。能够利用具有偏移叶布置的多级MLC来减少叶侧之间的泄漏或间隙泄漏(见图3和图6A-6B)。如上所述，多级MLC可以包括在不同级的两组或更多组叶，每级处的叶可布置成两排或两个阵列，在每个级处形成多对相对的叶。两组或更多组的叶可大致平行地布置，以使多级MLC中的所有叶可以沿大致横向于束方向的基本相同的方向行进。在优选的实施方案中，两组或更多组的叶可布置成使得在一级处的叶沿大致横向于叶移动方向的横向方向(例如，y方向)偏离于在另一级处的叶，以使在一级处叶侧之间的泄漏能够通过另一级处的叶减少。
为了减少在对处理场进行定形时期望其靠近的抵接的叶端之间的泄漏，在一级中抵接的叶的端可接近沿叶行进方向(例如，X方向)略偏离于在不同级处抵接叶的端靠近的位置的位置。这将确保抵接的叶端泄漏不叠加，而是至少衰减单叶的高度。图7A示意性地示出了这样的示例性实施 方案:抵接的叶端接近在沿叶行进方向(例如，X方向)偏移以使通过抵接端对的射线永不叠加的位置702、704。在执行时，在确定偏移位置时，应当考虑到诸如包括存在分离的处理场区域及其场边界的相对X和I位置的3维效应以及偶数或奇数的场条是否分离区域等因素。一般如图7B所示，如果在一级处的叶排中的叶712的部分与在从辐射源看到的不同级处的相对叶排中的叶714的部分重叠，则能够减少抵接的叶端泄漏。这将允许将抵接的叶端泄漏减少至可接受水平，而不必一起接触到相对的抵接叶。例如，抵接叶端之间的小于1_的最小物理间隙应当充分地控制泄漏，仍能够在控制精度内进行管理。不需要抵接的叶端实际地接触能够减少控制程序以及叶驱动机械复杂度并且提高叶驱动的可靠性。如果抵接的叶接触不需要并且这种冲突变成稀有事件，则也能够消除在常规MLC中用于限制冲突损坏的叶驱动螺母中的诸如弹簧和牺牲性“保险丝”等构件。还能够避免与复杂的联锁叶端形状相关联的半影折中。甚至在瞬间分离的场区域之间以低泄漏量快速地、动态地接近叶端的能力可以为处理规划的优点。这种创造性的偏移控制能够应用于动态地改变场区域。动态地分离并重新组合场区域通常能够形成，而甚至不会在瞬间生成抵接叶端的高泄漏量的非期望区域。
已经对多级MLC和对辐射束定形的方法。多级MLC的优点之一在于，叶的偏移布置能够有效地提高束定形分辨率，并且允许与为单级MLC的物理上两倍宽的叶具有相同的分辨度。额外的物理叶宽度是用于在更加受限的体积中实现相等或更高的MLC分辨度的相当大的构造优势，尤其对于螺旋叶驱动系统。例如，在螺旋叶驱动系统中，细长的叶驱动螺杆可易于以标度随着较小的螺杆直径而显著恶化的方式遭遇到杆弯曲。由于叶驱动螺杆直径通常被限制为不大于物理叶宽度，所以本发明通过允许叶驱动螺杆的直径几乎加倍来大幅减少螺杆驱动对于杆弯曲的敏感性。另外，较宽的叶为较大直径的电动机留有空间。叶驱动微型化的总体松弛也能够允许具有更多的电动机选择、更快的叶速度、更佳的制造过程控制、更高的性能裕度、更高的可靠性以及更容易的服务接近性。这些优势对于动态处理来说都是期望的，并且还降低了 MLC成本。
本发明的另一优势在于，使用多级MLC能够显著地提高优于结合一对或两对准直卡爪使用的单级MLC的泄漏效应。图8A-8C和图9A-9C将常规的束定形方法与本发明的一些实施方案及其泄漏效果进行比较。图中的灰色调近似的是穿过MLC的辐射束的传输，类似于其如何出现在膜上，辐射强度越大，就越暗。为了简化该实施例中的计算，每个级提供2十分之一值层(TVL)的衰减度。这样，对于该实施例通过单叶的辐射的传输假设为原始未衰减辐射束的强度的I %。图8C示出了由一对准直卡爪的相应位置定形的期望的辐射场区域(图8A)和结合作用的单级MLC (图8B)。图9C示出了由包括第一组(图9A)和第二组(图9B)的本发明的多级MLC定形的期望的辐射场区域。在常规的方法中，使场区域分离的抵接的叶端之间的组合泄·漏以及叶侧之间的泄漏是明显的，如图8C所示，而在使用本发明的多级MLC的方法中，组合泄漏显著减少，如图9C所示。此外，图SC中所示的常规MLC的组合泄漏减少局限于矩形，而本发明的多级MLC的组合的泄漏减少几乎延伸至图9C所示的处理场的边界。
还能够使用上文所述的控制方法来显著地减少抵接的叶端之间的泄漏。图10A-10C示出了在单级中圆形叶端之间的抵接的叶泄漏在中心线上可以多达24%。通过级之间的叶行进方向的偏移控制，抵接的叶端泄漏能够减少至小于1%，如图1OC所示。能够使处理场区域快速地分离和重新组合，而不会出现大量泄漏。
因为由本发明提供的多级MLC和控制方法能够将叶泄漏有效地减少至可接受的水平，所以不需要诸如y方向卡爪的准直卡爪来控制如大多数常规的单级MLC中出现的叶端到端的泄漏。可与多级MLC相结合地任选地使用相当小且轻重量的y方向卡爪对以提供场宽度的连续调节。y方向的卡爪对还可能减少一级的抵接的叶间隙与另一级的叶侧间隙对准的小的泄漏点。
固定到多个滑架或单滑架的屏蔽件可用于在所有使用情况下提供充分的TVL覆盖。图11示出了示例性的两级MLC 1110的侧面剖视图，该两级MLC包括由滑架1116支撑的上级叶1112和下级叶1114。小的屏蔽块1118能够固定到滑架1116的顶部以在所有使用情况下与降低的叶尾部1120、1122相结合地确保充分的屏蔽。
本发明的多级MLC能够用于辐射治疗机以支持各种处理选项，包括强度调制辐射疗法(IMRT)、弧形疗法以及其它形式的辐射疗法。在强度调制辐射疗法中，能够控制多级MLC以调制强度并且调节与目标的尺寸、形状和位置相符的束的形状。在动态弧形疗法中，辐射源可以在从各个角度传送辐射线时旋转。在源旋转期间，能够动态地控制多级MLC，以从各个角度调节束使其与目标的尺寸、形 状和位置相符。
本领域技术人员将理解，可以在本发明的精神和范围内进行其它各种改进。所有这些或其它的变型例和改进是由发明人构思的且在本发明的范围内。
权利要求
1.一种多叶准直器，包括: 彼此相邻布置的第一组多对束阻挡叶，第一组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿第一方向相对于彼此纵向地移动；以及 彼此相邻布置的第二组多对束阻挡叶，第二组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿与第一方向大致平行的第二方向相对于彼此纵向地移动；其中 第一组和第二组叶对布置在不同的平面中， 所述第一组和所述第二组中的每一个均包括具有第一截面的多对叶的第一部分和具有第二截面的多对叶的第二部分，并且 所述第一组的所述第一部分中的叶的所述第一截面不同于所述第二组的所述第一部分中的叶的所述第一截面。
2.如权利要求
1所述的多叶准直器，其中，所述第一组的所述第二部分中的叶的所述第二截面不同于所述第二组的所述第二部分中的叶的所述第二截面。
3.如权利要求
1所述的多叶准直器，其中，所述第一组的所述第一部分中的多个叶的所述第一截面不同于所述第一组的所述第二部分中的多个叶的所述第二截面，和/或所述第二组的所述第一部分中的多个叶的所述第一截面不同于所述第二组的所述第二部分中的多个叶的所述第二截面。
4.如权利要求
3所述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组的每个所述第二部分中的叶分别相对于所述第一组和第二组的每个所述第一部分对称地布置。
5.一种多叶准直器，包括: 彼此相邻布置的第一组多 对束阻挡叶，所述第一组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿第一方向相对于彼此纵向地移动；以及 彼此相邻布置的第二组多对束阻挡叶，所述第二组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿与所述第一方向大致平行的第二方向相对于彼此纵向地移动； 其中，所述第一组和所述第二组叶对布置在不同的平面中，并且所述第一组和所述第二组中的叶基本上聚焦到单个聚合点上。
6.如权利要求
5所述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组中的叶具有大致梯形的截面。
7.如权利要求
6所述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组中的叶具有大致平坦的侧表面。
8.如权利要求
5所述的多叶准直器，其中，所述第一组中的每个叶沿大致横向于所述第一方向和所述第二方向的方向偏离所述第二组中的叶。
9.如权利要求
5所述的多叶准直器，其中，所述第一组具有第一数量的叶对，并且所述第二组具有不同于所述第一数量的第二数量的叶对。
10.如权利要求
5所述的多叶准直器，其中，所述第一组中的叶具有第一截面，并且所述第二组中的叶具有不同于所述第一截面的第二截面。
11.如权利要求
5所述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组中的叶由一个或多个可移动滑架支撑。
12.如权利要求
5所述的多叶准直器，其中，所述第一组中的叶包括具有高度的主部和具有延伸越过所述主部的所述高度的弯曲端面的端部。
13.如权利要求
5所述的多叶准直器，其中，所述第一组中的叶包括具有高度的主部以及具有延伸越过所述主部的所述高度的一个或两个突起的端部。
14.一种多叶准直器，包括: 彼此相邻布置的第一组多对束阻挡叶，所述第一组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿第一方向相对于彼此纵向地移动；以及 彼此相邻布置的第二组多对束阻挡叶，所述第二组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿与所述第一方向大致平行的第二方向相对于彼此纵向地移动； 其中，所述第一组和所述第二组叶对布置在不同的平面中，并且所述第一组中的至少一个叶沿大致横向于所述第一方向和第二方向的方向偏离于所述第二组中的叶大约半叶览度。
15.如权利要求
14所述的多叶准直器，其中，所述第一组中的叶具有基本相同的第一截面，并且所述第二组中的叶具有基本相同的第二截面。
16.如权利要求
14所 述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组中的叶被布置成基本上聚集到单个聚合点上。
17.如权利要求
14所述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组中的叶具有大致梯形的截面。
18.如权利要求
17所述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组中的叶具有大致平坦的侧表面。
19.如权利要求
14所述的多叶准直器，其中，所述第一组和所述第二组中的叶由一个或多个可移动滑架支撑。
20.如权利要求
14所述的多叶准直器，其中，所述第一组中的叶包括具有高度的主部和具有延伸越过所述主部的所述高度的弯曲端面的端部。
21.如权利要求
14所述的多叶准直器，其中，所述第一组中的叶包括具有高度的主部和具有延伸越过所述主部的所述高度的一个或两个突起的端部。
22.—种对来自辐射源的辐射束进行定形的方法，包括: 在辐射源和等中心点之间设置多叶准直器，所述多叶准直器包括布置在第一平面和第二平面中的第一组和第二组多个束阻挡叶，所述第一组和所述第二组中的每一个中的叶布置在两个相对的阵列中，分别形成所述第一组和所述第二组中的多对叶，每对叶以相对关系布置并且能够相对于彼此纵向地移动，并且所述纵向移动方向与基本上平行于且大致横向于束方向；以及 使所述第一组和所述第二组中的叶移动以阻挡辐射束的选定部分； 其中，在使叶移动以阻挡所述辐射束的所述选定部分时，所述第一组的阵列中的至少一个叶的至少部分沿所述束方向与所述第二组的相对阵列中的至少一个叶的至少部分重叠。
23.如权利要求
22所述的方法，其中，所述第一组中的所述至少一个叶与所述第一组中的相对阵列中的叶相接触。
24.如权利要求
23所述的方法，其中，所述第二组中的所述至少一个叶与所述第二组的相对阵列中的叶相接触。
25.如权利要求
22所述的方法，其中，所述第一组中的所述至少一个叶在第一位置处与所述第一组中的相对阵列中的叶相接触，并且所述第二组中的所述至少一个叶在第二位置处与所述第二组的相对阵列中的叶相接触，所述第二位置沿叶移动方向偏离于所述第一位置。
26.—种多叶准直器，包括: 彼此相邻布置的第一组多对束阻挡叶，所述第一组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿第一方向相对于彼此纵向地移动；以及 彼此相邻布置的第二组多对束阻挡叶，所述第二组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿与所述第一方向大致平行的第二方向相对于彼此纵向地移动；其中 所述第一组和所述第二组叶对布置在不同的平面中，并且所述第一组叶对包括第一数量的叶对，并且所述第二组叶对包括第二数量的叶对，其中所述第一数量和所述第二数量不同。
27.如权利要求
26 所述的多叶准直器，其中，所述第一数量比所述第二数量大一对。
专利摘要
多级MLC包括彼此相邻布置的第一组和第二组多对束阻挡叶。所述第一组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿第一方向相对于彼此纵向地移动。所述第二组中的每对叶以相对关系布置并且能够沿与所述第一方向大致平行的第二方向相对于彼此纵向地移动。第一组和第二组叶对布置在不同的平面中。
文档编号G21K1/02GKCN103079643SQ201180042837
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月18日
发明者S·普林斯, S·曼斯菲尔德 申请人:瓦里安医疗系统公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan